JPS63502607A - Centrifugal seal member - Google Patents

Centrifugal seal member

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JPS63502607A
JPS63502607A JP62500660A JP50066087A JPS63502607A JP S63502607 A JPS63502607 A JP S63502607A JP 62500660 A JP62500660 A JP 62500660A JP 50066087 A JP50066087 A JP 50066087A JP S63502607 A JPS63502607 A JP S63502607A
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ワ−マン・インタ−ナシヨナル・リミテツド
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    • F16J15/164—Sealings between relatively-moving surfaces the sealing action depending on movements; pressure difference, temperature or presence of leaking fluid

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 遠心シール この発明は流体用の遠心ポンプ、タービン、撹拌機（ａｇｉｔａｔｏｒｓ）等の 回転側部材と固定側部材との間での流体の漏洩を防止するためのシール手段に関 する。[Detailed description of the invention] centrifugal seal This invention applies to centrifugal pumps, turbines, agitators, etc. for fluids. Regarding the sealing means for preventing fluid leakage between the rotating side member and the stationary side member. do.

従来、大部分の遠心ポンプでは、運転中および停止している際の流体の漏洩を境 界面シールを用いることによって防止または制限している。これらのシールは固 定側のシール面と回転側のシール面とを有しており、これらのシール面はシール 面間での流体の漏洩を最少とするように調整された面圧で摺接して保持されてい る。境界面シールは回転軸の軸線に対してのシール面の配置によって２種類、つ まりアキシアルシールとラジアルシールとに分けることができる。双方のタイプ のシールとも流体遠心ポンプに広く用いられている。Traditionally, most centrifugal pumps have a boundary between fluid leakage during operation and when stopped. Prevented or limited by the use of interfacial seals. These seals are It has a fixed side sealing surface and a rotating side sealing surface, and these sealing surfaces They are held in sliding contact with the surface pressure adjusted to minimize fluid leakage between the surfaces. Ru. There are two types of interface seals depending on the arrangement of the sealing surface with respect to the axis of the rotating shaft. They can be divided into axial seals and radial seals. both types The seal is also widely used in fluid centrifugal pumps.

アキシアルシールには機械的な端面シール（メカニカルシール）の多くの種類が 含まれ、シール面は軸線に対して直交した平坦で剛性のある面である。これらア キシアルシールは、遠心ポンプ、タービン及び撹拌機の回転軸におけるポンピン グされるものとしての気体、液体及びスラリーのシールに広く用いられてきてお り、種々の構造のものが広範囲に開発されてきた。There are many types of axial seals, including mechanical end seals. The sealing surface is a flat, rigid surface perpendicular to the axis. These a Axial seals are used for pump pins on the rotating shafts of centrifugal pumps, turbines and agitators. It has been widely used for sealing gases, liquids and slurries that are A wide variety of structures have been developed.

ラジアルシールは、シール接触面が円筒形状で且つポンプの回転軸軸線と同心で ある軸シールである。このタイプのシールには通常パツキン箱（ｓｔｕｆｆｌｎ ｇ　ｂｏｘ）が用いられており、パツキン箱内には不浸透性且つ迎合性のあるパ ツキン材が収容され、軸方向に調整されたグランド部材によって回転軸の回りを 囲んでいる環状溝内で加圧されている。このタイプのシールは液体及びスラリー 用の双方の遠心ポンプに広く用いられる。このタイプのシールはラジアルシール に属する。Radial seals have a seal contact surface that is cylindrical and concentric with the pump's rotation axis. It is a certain shaft seal. This type of seal usually comes with a stuff box (stuffln). g box) is used, and an impermeable and compliant packing material is used inside the packing box. The material is accommodated and rotated around the axis of rotation by the gland member adjusted in the axial direction. It is pressurized within the surrounding annular groove. This type of seal is suitable for liquids and slurries Widely used in both centrifugal pumps. This type of seal is a radial seal belongs to

スラリー遠心ポンプでは、ポンピングされる流体の有する研磨性から、回転軸の シール要素は甚だしく摩耗して流体の漏洩が増すとともにメンテナンスが必要と なる。清浄な液体のポンプであっても、シール要素は摩耗して調整が必要となる 。これらの問題点から、多くのスラリー遠心ポンプに組込まれている流体力学的 な軸シールが開発されてきた。これらは常に、インペラーに設けられた補助羽根 （ａｕｘｉｌｉａｒｙｐｕｐａ＋ｉｎｇ　ｖａｎｅｓ）を備えており、補助羽根 によりてポンプケーシングからの漏洩を除去するための流体力学的な動圧が発生 する。ポンプ運転中における流体の漏洩はこのタイプの非接触シールにより除去 あるいは殆ど減じられる。ポンプ停止時のポンプからの漏洩を防止するため、こ の流体力学的なシールに加えて、これを補足するシール手段がめられている。In slurry centrifugal pumps, due to the abrasive nature of the pumped fluid, the rotation shaft Seal elements can become severely worn, increasing fluid leakage and requiring maintenance. Become. Even in clean liquid pumps, sealing elements wear out and require adjustment. . Because of these issues, many slurry centrifugal pumps incorporate hydrodynamic shaft seals have been developed. These are always auxiliary vanes on the impeller. (auxiliary vanes), auxiliary vanes generates hydrodynamic dynamic pressure to remove leakage from the pump casing do. This type of non-contact seal eliminates fluid leakage during pump operation. Or almost reduced. This is done to prevent leakage from the pump when the pump is stopped. In addition to hydrodynamic seals, supplementary sealing means are provided.

この様な静的なシールは一般的にラジアルタイプの境界面シールである。運転中 の流体の漏洩は、この流体力学的なシールにより効果的に防止又は制限されるが 、静的なシールのシール面では連続して摺接しているためこれらのシール面は研 磨によって摩耗し、静的なシール性能が損なわれる。Such static seals are generally radial type interface seals. driving Fluid leakage is effectively prevented or limited by this hydrodynamic seal. , since the seal surfaces of static seals are in continuous sliding contact, these seal surfaces are not polished. Polishing will cause wear and damage to static sealing performance.

この発明の目的は新規な手段によって、従来の流体遠心ポンプ用シールの問題点 を解決するとともに、特に、これに限られないが、スラリー遠心ポンプ（研磨さ れる摩耗量が最も大きい）に関して、及び以下の目的に従って、現在のシール技 術を改良することである。即ち、 （ａ）　オーバーホールメンテナンスの間隔内でのポンプシールの有効運転寿命 を延ばすこと、 （ｂ）　シール面での研磨による摩耗の進行速度を減すること、 （Ｃ）　粗い研磨粒子のスラリーを代表とする異種流体を含むいかなる不利な流 体条件下での使用にも適するシールを提供すること、 （ｄ）　固定側のシール面と回転側のシール面との間における実質的な軸方向移 動を可能にすること、及び（ｅ）　シール面の面負荷が自動的に掛かり、且つ装 着の際又は運転中における手動による負荷調整が不要なシールを提供すること。The purpose of this invention is to address the problems of conventional fluid centrifugal pump seals by novel means. In particular, but not limited to, slurry centrifugal pumps (polished The current sealing technology It is about improving the technique. That is, (a) Effective operating life of pump seals within overhaul maintenance intervals to prolong the (b) Reducing the rate of wear due to polishing on the seal surface; (C) Any adverse flow containing dissimilar fluids, typically slurry of coarse abrasive particles. to provide a seal that is also suitable for use under body conditions; (d) Substantial axial displacement between the stationary side sealing surface and the rotating side sealing surface. (e) the surface load of the sealing surface is automatically applied and the To provide a seal that does not require manual load adjustment during installation or during operation.

この発明はおおまかには回転側部材と固定側部材との間の漏洩を外周面と協働し て防止する遠心シール部材からなり、シール部材は環状の支持片と環状の内側接 触片とからなる。This invention generally works by cooperating with the outer peripheral surface to prevent leakage between the rotating side member and the stationary side member. The sealing member consists of an annular support piece and an annular inner contact member. Consists of tentacles.

支持片は回転側部材に装着されるものであり、環状の接触片は回転側部材が所定 の回転速度以下になった際に固定側部材の外周面の回りに接してシールするもの であり、且つ回転側部材が所定の回転速度よりも速く回転する際には外周面の回 りから離れて、遠心シール部材と固定側部材との間に流れ隙間を提供するもので ある。The support piece is attached to the rotating side member, and the annular contact piece is attached to the rotating side member. A device that contacts and seals around the outer circumferential surface of the stationary side member when the rotation speed drops below . and when the rotating side member rotates faster than the predetermined rotational speed, the rotation of the outer peripheral surface It provides a flow gap between the centrifugal seal member and the fixed side member. be.

好ましくは、この発明の実施態様によるシールは遠心ポンプ等の固定側部材と回 転側部材との間の流れ隙間を介した流体の漏洩を防止するのに用いられ、その回 転速度が通常運転の回転速度の所定数分の１だけ減少するまで、このような漏洩 を防止する流体力学的な手段を組込んでいる。このシールは外周面を有する固定 側部材を有してなり、この外周面は回転側部材の回転軸と殆ど同心であって、軸 方向に隣接する回転側部材に流体密な手段で着脱可能にして装着された環状に包 囲するシール部材によりシールをなすようにして接触される。環状のシール部材 の質量及び半径方向の複合的な弾性係数は、漏洩が流体力学的な手段によって防 止しきれなくなるであろう回転速度よりも大きな回転速度で、環状のシール部材 が回転側の周面との間に流れ隙間が設けられるのに十分な遠心力によって、シー ル部材と固定側の半径方向外側に延びるように調整されている。Preferably, a seal according to an embodiment of the invention is in rotation with a stationary member such as a centrifugal pump. It is used to prevent fluid leakage through the flow gap between the rotation side member and the rotation side member. Such a leakage Incorporates hydrodynamic means to prevent This seal has a fixed outer circumferential surface It has a side member, the outer circumferential surface of which is almost concentric with the rotational axis of the rotational side member, and An annular wrap that is removably attached to the rotating side member adjacent to the direction by a fluid-tight means. They are brought into sealing contact by a surrounding seal member. annular seal member The combined mass and radial modulus of elasticity of the The annular seal member is The seal is created by sufficient centrifugal force to create a flow gap between it and the surrounding surface on the rotating side. is adjusted to extend radially outward from the fixed side.

この発明は添附した図面を参照して、実施例により以下に説明される。図におい て、 第１図はこの発明の好ましい実施態様について、ポンプ軸が静止している状態で の部分断面図、 第２図はこの発明の他の実施態様について、ポンプ軸が静止している状態での部 分断面図、及び 第３図は第２図の１−１線に沿った部分断面図。The invention will be explained below by way of example with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. figure smell hand, FIG. 1 shows a preferred embodiment of the invention with the pump shaft stationary. A partial cross-sectional view of FIG. 2 shows another embodiment of the invention, with the pump shaft stationary. Sectional view, and FIG. 3 is a partial sectional view taken along line 1-1 in FIG. 2.

明細書及び図面を通して、同様の部分は同符号で示されている。Like parts are designated with the same reference numerals throughout the specification and drawings.

第１図には、この発明の一実施態様がスラリー遠心ポンプに適用された簡単な例 となって示されている。ポンプのインペラー１は軸２に取付けられており、回転 するインペラー１の周辺から排出されている圧力の作用した流体を含んでいる。FIG. 1 shows a simple example in which an embodiment of the present invention is applied to a slurry centrifugal pump. It is shown as The impeller 1 of the pump is attached to the shaft 2 and rotates. It contains fluid under pressure that is discharged from around the impeller 1.

シール用２次インペラ一つまり外羽根３はインペラー１に隣接して軸２に取付け られており１、ケーシング部材５と外羽根室６の外表面とを、シールされた接触 となって一体に結合して形成された分割のシール室４内に収容されている。外羽 根３は軸２とおおむね同心で軸２により回転される殆ど平坦な円板に概ね半径方 向に形成された多重のベーン７を有している。環状のシール部材８は外側の環状 の支持片９と、一体に成形された接触片１０とからなり、適当なエラストマー材 料から製造されている。剛性のある補強リング１１がこのシール部材内に埋め込 まれているものでもよい。シールリング８は外羽根３の環状の嵌合穴１２内に流 体密にして嵌合されている。The secondary impeller for sealing, that is, the outer blade 3, is attached to the shaft 2 adjacent to the impeller 1. 1, the casing member 5 and the outer surface of the outer blade chamber 6 are brought into sealed contact. It is housed in a divided seal chamber 4 that is integrally formed. Outer feathers The root 3 is approximately radially attached to an almost flat disk that is approximately concentric with axis 2 and rotated by axis 2. It has multiple vanes 7 formed in the direction. The annular sealing member 8 has an outer annular shape. It consists of a supporting piece 9 and an integrally molded contact piece 10, made of a suitable elastomer material. It is manufactured from materials. A rigid reinforcing ring 11 is embedded within this sealing member. It may be something that has been included. The seal ring 8 flows into the annular fitting hole 12 of the outer blade 3. They are fitted tightly together.

接触手段１０の寸法およびその弾性係数は、漏洩が流体力学的手段（つまり外羽 根３の回転）によって防止されなくなるであろう速度よりも大きい回転速度で、 接触手段１０が遠心力の影響により外周シール面１３から離れてシールをなさな くなり、その結果、回転しているシール部材８と外周シール面１３との間に流れ 隙間が生ずるように選択される。The dimensions of the contact means 10 and its modulus of elasticity ensure that leakage is prevented by hydrodynamic means (i.e. at a rotational speed greater than that which would no longer be prevented by (rotation of root 3), The contact means 10 separates from the outer sealing surface 13 due to the influence of centrifugal force and does not form a seal. As a result, a flow occurs between the rotating seal member 8 and the outer seal surface 13. It is chosen so that there is a gap.

第１図に示される実施態様における流体力学的なシール手段の主要な要素は、外 羽根３のベーン７と、インペラー１の漏洩防止用補助ベーン１４であり、これら はケーシング５の隣接面、外羽根室６及び固定側のスポイラ−ベーン１５と協働 して作動する。The main elements of the hydrodynamic sealing means in the embodiment shown in FIG. These are the vane 7 of the blade 3 and the auxiliary vane 14 for leakage prevention of the impeller 1. cooperates with the adjacent surface of the casing 5, the outer blade chamber 6 and the spoiler vane 15 on the fixed side. and then operate.

その一実施態様が第１図に示された、この発明によるシール部材を用いて構成さ れるシールは、その主要な部材として環状のシール部材８、外羽根３及び固定側 部材１６を備えてなる。One embodiment thereof is shown in FIG. 1 and is constructed using a sealing member according to the present invention. The main components of the seal are an annular seal member 8, an outer blade 3, and a fixed side. A member 16 is provided.

第２図および第３図には、シール部材の他の実施態様が示されている。第２図を 参照する。回転側であるスリーブ１７は外羽根３に隣接し、且つ外羽根３から駆 動が伝えられる接触を為して軸２に取付けられている。固定側部材１６はシール をなした接触となって外羽根室６に、外周シール面１４が軸２の軸線と同心をな して、取付けられている。環状のシール部材８はシールの主要な構成要素であり 、つるまきばねの引張ばね１８と分割された複合バラスト重錘２０とつるまきば ねの引張ばね２１とを備えてなる。つるまき引張ばね１８は、囲まれてなるその 対称軸線が軸２の軸線と同心をなした円環体となっており、且つ環状の接触片１ ９のエラストマー材の被覆材に内部で力の伝達のできる接触となって包囲されて いる。分割されてなる複合のバラスト重錘２０は、ばね１８の円環体の中心部内 に半径方向の作動隙間を有して装着されている。Other embodiments of the seal member are shown in FIGS. 2 and 3. Figure 2 refer. The sleeve 17 on the rotating side is adjacent to the outer blade 3 and is driven from the outer blade 3. It is attached to the shaft 2 in contact with which the motion is transmitted. Fixed side member 16 is a seal The outer seal surface 14 is concentric with the axis of the shaft 2 and the outer blade chamber 6 is in contact with the outer blade chamber 6. and installed. The annular seal member 8 is the main component of the seal. , the tension spring 18 of the hanging spring, the divided composite ballast weight 20 and the hanging spring. A tension spring 21 is provided. The helical tension spring 18 is surrounded by It is a toric body whose axis of symmetry is concentric with the axis of the shaft 2, and an annular contact piece 1. It is surrounded by the elastomeric material of No. 9 in contact with which force can be transmitted internally. There is. The divided composite ballast weight 20 is located in the center of the torus of the spring 18. It is mounted with a radial working clearance between the two.

つるまき引張ばね２１は、円環体となって配されており、軸２に同心なエラスト マー材２の環状の装着玉縁内でモールドされている。複合されたバラスト重錘２ ０はばね１８の円環体の中心部の密度が最大となる形態となっている。これらは 一般的に高密度材料により構成され、第３図に示される実施態様では、円錐形端 部を有する樽型となっており、ばねの巻線とバラスト重錘２０との間の相対運動 ができるようにして半径方向隙間と端部間隙間が最少となって、ばね１８の円環 体の中心部内に収容されている。ばね１８はバラスト重錘２０を環状のシール部 材８とともに回転させる駆動手段２３を含んでいる。第３図に示される実施態様 においては、駆動手段２３はばね１８の円環体の中心部の直径に結合され、バラ スト重錘２０への回転駆動面となっている。装着玉縁２２はエラストマー材料の 被覆材１９と一体となっており、つるまき引張ばね１８から軸方向に離間してい る。装着玉縁２２は回転側のスリーブ部材１７の対応して設けられた溝２４に静 的に接触してシールをなすようにして装着されており、これにより環状のシール 部材８の回転軸２に対する軸方向及び半径方向位置が決められる。環状のシール 部材８はその外周辺でエラストマー材料の被覆材１９と一体にして半径方向に配 設された多重の突起２５によって回転駆動され、これらの突起２５は外羽根３の ベーン７の対応面２６と係合している。The helical tension spring 21 is arranged in the form of a torus, and has an elastomer that is concentric with the shaft 2. It is molded within the annular mounting bead of the mer material 2. Combined ballast weight 2 0 is a form in which the density at the center of the torus of the spring 18 is maximum. these are Generally constructed of high-density material, in the embodiment shown in FIG. 3, the conical end It has a barrel shape with a section, and the relative movement between the spring winding and the ballast weight 20 is The radial clearance and the end-to-end clearance are minimized, and the ring of the spring 18 is It is housed within the center of the body. The spring 18 connects the ballast weight 20 to the annular seal portion. It includes drive means 23 for rotating the material 8 together. Embodiment shown in FIG. In , the drive means 23 is connected to the central diameter of the torus of the spring 18 and It serves as a rotational drive surface for the strike weight 20. The mounting bead 22 is made of elastomer material. It is integrated with the sheathing material 19 and is spaced apart from the helical tension spring 18 in the axial direction. Ru. The mounting bead 22 is statically inserted into a correspondingly provided groove 24 of the sleeve member 17 on the rotating side. The ring-shaped seal is The axial and radial position of the member 8 relative to the axis of rotation 2 is determined. circular seal The member 8 is radially arranged integrally with a sheathing 19 of elastomeric material at its outer periphery. Rotationally driven by multiple protrusions 25 provided, these protrusions 25 are rotated by the outer blades 3. It engages a counter surface 26 of the vane 7.

シール部材の半径方向の内側端で且つ装着玉縁２２から離間して、環状のシール 部材８はエラストマー材の被覆材１９からなる半径方向内側への突起を有してい る。この突起は軸方向の幅が僅かで且つ軸２と同心をなす連続したシールリップ ２７となっており、固定側部材１６の外周面１３と半径方向に接触してシールを なす内周シール面２８を有している。At the radially inner end of the seal member and spaced apart from the mounting bead 22 is an annular seal. The member 8 has a radially inward protrusion made of a covering material 19 of elastomer material. Ru. This protrusion has a small width in the axial direction and is a continuous sealing lip that is concentric with the shaft 2. 27, which contacts the outer peripheral surface 13 of the stationary side member 16 in the radial direction to form a seal. It has an inner circumferential sealing surface 28.

シールリップ２７の輪郭はシール性が損なわれない相当な半径方向の摩耗量を提 供できる形状である。シールリップ２７は一般的に、より好ましい摩耗特性とす るため、エラストマー材からなる被覆材１９、これに一体に成形されているが、 これよりも堅い種類のエラストマーからなっているものでもよい。ポンプの軸２ が静止している状態では、環状のシール部材８の外周辺は外羽根３のベーン７に おける半径方向内側端２９に対して僅かな半径方向隙間を有している。The contour of the sealing lip 27 provides a considerable amount of radial wear without compromising sealing performance. It has a shape that can be used for Seal lip 27 generally has more favorable wear characteristics. For this reason, a covering material 19 made of an elastomer material is integrally molded with the covering material 19. It may also be made of a harder type of elastomer. Pump shaft 2 is stationary, the outer periphery of the annular seal member 8 is in contact with the vane 7 of the outer blade 3. It has a slight radial clearance with respect to the radially inner end 29 at

一実施態様が第２図に示されている、この発明のシール部材を用いたシールは、 その主要部が環状のシール部材８と、回転側のスリーブ１７と、外羽根３と、固 定側部材１６とからなっている。A seal using the seal member of the present invention, one embodiment of which is shown in FIG. A sealing member 8 whose main part is annular, a sleeve 17 on the rotating side, an outer blade 3, and a It consists of a constant side member 16.

第１図、第２図及び第３図を参照して、このポンプシールの作用を説明する。軸 系が静止した状態及び回転した状態の２つの状態における流体の漏洩に対する効 果的なシールがめられている。軸２が静止した状態で、及びポンプが始動した際 の低速範囲内では、シール作用の全ては、この発明のシール自体によって賄われ る。通常、この状態ではシール室４は流体によって満たされ、シールリップ２７ と外側の支持片９（第１図）との間、又はシールリップ２７とエラストマー材か らなる装着玉縁２２（第２図）との間で、環状のシール部材８の外側の面が流体 で浸されている。The operation of this pump seal will be explained with reference to FIGS. 1, 2, and 3. shaft Effect on fluid leakage in two states: when the system is stationary and when the system is rotating. It is covered with a fruitful seal. When shaft 2 is stationary and when the pump is started In the low speed range, all of the sealing action is provided by the seal of the invention itself. Ru. Normally, in this state, the seal chamber 4 is filled with fluid, and the seal lip 27 and the outer support piece 9 (Fig. 1), or between the sealing lip 27 and the elastomer material. The outer surface of the annular seal member 8 is connected to the mounting bead 22 (FIG. 2), which It is soaked in.

固定側のスリーブ部材１６のシール面と環状のシール部材８とは、これらの接触 面を介した流体の漏れを除去するための所定の半径方向圧力で接触してシールを なす。The seal surface of the stationary sleeve member 16 and the annular seal member 8 are in contact with each other. Sealing in contact at a predetermined radial pressure to eliminate fluid leakage through surfaces Eggplant.

環状のシール部材８の内側の面の領域は、通常、外気にさらされており、大気圧 が掛・かっている。この環状のシール部材８の外側の周辺に、ポンプの入口が過 給されておきる様に、大気圧よりも高い流体圧が掛かっている場合には、環状の シール部材８に作用するこの高い流体圧はシールリップ２７（第１図及び第２図 ）、及び装着玉縁２２（第２図のみ）での接触圧を増加させ、これにより流体の 漏洩に対する耐性が増す。The inner surface area of the annular sealing member 8 is normally exposed to the outside air and is under atmospheric pressure. It is hanging. The inlet of the pump is located around the outside of this annular seal member 8. If the fluid pressure is higher than atmospheric pressure, as in the case where the annular This high fluid pressure acting on the seal member 8 causes the seal lip 27 (Figs. 1 and 2 ), and the contact pressure at the mounting bead 22 (FIG. 2 only), thereby increasing the fluid flow. Increased resistance to leakage.

ポンプの通常運転速度、及び始動の際の高速の範囲では、固定側部材と回転側部 材との間での流体の漏洩に対するシール作用は全て流体力学的作用により賄われ る。外羽根のベーン７とインペラー１の漏洩防止用補助ベーン１４とが協働して 、インペラーの排出圧よりも大きな遠心力による流体圧を発生させ、これによっ てケーシング５からシール室４を介しての流体の漏洩が防止される。通常のシー ル作用においては、シール室４内で流体が外羽根７によって駆動されてシール室 ４の周辺で環状の渦となって釣合い状態が生じ、外羽根３の両側で空気の内側領 域を包囲する。環状のシール部材８は環状の渦内に流体に浸されていない部分を 有しており、従ってシール室４からのシール面１３と２８との間を通っての漏洩 は、流体の流体力学的な作用によって防止される。ポンプの最大運転速度では、 環状のシール部材８は半径方向に一杯に拡張された位置にあり、その外側の周辺 は外羽根３の面２９に接して支持され（第２図に示す実施態様では）、これに対 応してシール面１３と２８は離れている。At normal operating speeds of the pump and at high speeds during start-up, the fixed and rotating parts The sealing action against fluid leakage between the material and the material is entirely achieved by hydrodynamic action. Ru. The vane 7 of the outer blade and the leakage prevention auxiliary vane 14 of the impeller 1 work together. , generates fluid pressure due to centrifugal force that is greater than the impeller discharge pressure. This prevents fluid from leaking from the casing 5 through the seal chamber 4. normal sea In the seal action, the fluid is driven by the outer blade 7 in the seal chamber 4 and An annular vortex forms around the outer blade 4, creating an equilibrium state, and the inner region of the air flows on both sides of the outer blade 3. surround an area. The annular sealing member 8 has a part not immersed in the fluid inside the annular vortex. leakage from the sealing chamber 4 between the sealing faces 13 and 28. is prevented by the hydrodynamic action of the fluid. At maximum operating speed of the pump, The annular sealing member 8 is in a fully expanded radial position and its outer periphery is supported against the surface 29 of the outer blade 3 (in the embodiment shown in FIG. 2), and Sealing surfaces 13 and 28 are correspondingly spaced apart.

第１図では、シール部材８の環状のシールリップ１ｏはリップ自体の質量によっ て作用する遠心力によって半径方向に拡張される。シールリップが半径方向への このように拡張されることは、低速時ではシールリップ１０の有する弾性にょる 周方向の引張り力により打消されている。In FIG. 1, the annular sealing lip 1o of the sealing member 8 is caused by the mass of the lip itself. It expands in the radial direction due to the centrifugal force acting on it. Seal lip radially This expansion is due to the elasticity of the seal lip 10 at low speeds. This is canceled out by the tensile force in the circumferential direction.

通常のポンプ運転速度に近ずいている速度範囲内では、遠心力による組合わせ負 荷力が弾性による組合された周方向の引張り力に打勝って、環状のシール部材の リップ２７は半径方向に拡張し、シール面１３と２８が半径方向に相当して離間 する。シール面１３と２８とが離間する速度である環状のシール部材１９の臨界 回転速度は、シールの設計における重要なパラメータであり、且つシールリップ ２７、ばね１８及び装着玉縁２２間の軸方向位置関係；バラスト重錘２０、ばね １８及びエラストマー材質の被覆材１９の質量；、並びにばね１８の半径方向の 剛性、シールリップ１０の剛性と質量およびエラストマー材料の被覆材１９の関 数である。一般的にこれらの設計上のパラメータは、シール面１３と２８が通常 のポンプ運転速度の下限よりも低い回転速度で離間するように設定される。Within the speed range approaching normal pump operating speeds, the combined negative The loading force overcomes the combined circumferential tensile force due to elasticity, causing the annular seal member to The lip 27 extends radially such that the sealing surfaces 13 and 28 are spaced apart correspondingly in the radial direction. do. The criticality of the annular sealing member 19 is the speed at which the sealing surfaces 13 and 28 separate. Rotational speed is an important parameter in seal design, and seal lip 27, axial positional relationship between spring 18 and mounting bead 22; ballast weight 20, spring 18 and the mass of the covering material 19 made of elastomer material; and the radial direction of the spring 18. The relationship between the rigidity, the rigidity and mass of the seal lip 10 and the covering material 19 made of elastomer material. It is a number. Generally, these design parameters mean that sealing surfaces 13 and 28 are The rotation speed is set so that the rotation speed is lower than the lower limit of the pump operating speed.

シール面１３と２８は従って、始動及び停止の過程の短期間にのみ摺接する。通 常のポンプ運転中は、これらの面は離間しており結果的に研磨摩耗がなくなる。The sealing surfaces 13 and 28 are therefore in sliding contact only during short periods of time during start-up and stop-down processes. General During normal pump operation, these surfaces are spaced apart, resulting in no abrasive wear.

このことは摺接する面が研磨粒子となる固体粒子によって汚されるのが避けられ ず、急速に研磨摩耗が進行するスラリー遠心ポンプに特に関連がある。シール面 １３及び２８での研磨摩耗は、ポンプの回転速度がシールの離間する臨界速度以 下であるポンプ始動及び締切の際の加速及び減速期間にのみに限られている。This prevents the sliding surface from being contaminated by solid particles that become abrasive particles. This is particularly relevant to slurry centrifugal pumps, which experience rapid abrasive wear. Seal surface Abrasive wear at 13 and 28 occurs when the rotational speed of the pump exceeds the critical speed at which the seals separate. It is limited only to the acceleration and deceleration periods during pump start-up and shut-off.

研磨摩耗によってインペラ一端の隙間が増大することによるポンプ性能の低下を 改善するため、通常、軸２とこれに関連した回転側構成要素の軸方向調整がなさ れるのがスラリー遠心ポンプに共通した特徴である。この発明では、シール部材 は円筒形状に接する構成であり且つ固定側のシール面に接することについて軸方 向に範囲があることから、シール部材のシールリップが大きく軸方向に移動する のを許容できるものである。軸の軸方向調整はこの発明のシールの作用には、環 状のシール部材１６の面に隣接する局所的に摩耗した固定側の面が軸のこの軸方 向調整によって摩耗していない面と置換えられることから有益である。Reduces pump performance due to increased gap at one end of the impeller due to abrasive wear. In order to improve the This is a common feature of slurry centrifugal pumps. In this invention, the seal member is in contact with the cylindrical shape, and is axially in contact with the sealing surface on the fixed side. Since there is a range in the axial direction, the seal lip of the seal member moves significantly in the axial direction. is acceptable. The axial adjustment of the shaft is dependent on the operation of the seal of this invention. The locally worn fixed side surface adjacent to the surface of the sealing member 16 in this axial direction of the shaft This is advantageous because it can be replaced by a non-worn surface by alignment.

Ｆ／ｅ、３ 国際調査報告 ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　ＴＨＥ　ＩＮ丁ＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　５ＥＡＲＣＨＲＥＰ ＯＲＴ　０ＮＬＩＳ　３６２７３９０　ＤＥ　２０３１８７８　ＦＲ２０６８２ ３７ＧＢ　１２６７１３４ＵＳ　３７３１９４０　ＣＡ　９５７４０１F/e, 3 international search report ANNEX To THE IN TERNATIONAL 5EARCHREP ORT 0NLIS 3627390 DE 2031878 FR20682 37GB 1267134US 3731940 CA 957401

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] １．回転側部材と外周面を有する固定側部材との間での漏洩を防止する遠心シー ル部材であって、環状の支持片と内側の環状の接触片とを備えてなり、前記支持 片は流体密にして前記回転側部材に装着されるものであり、前記環状の接触片は 、前記回転側部材が所定の回転速度以下に減速した場合には、固定側部材の前記 外周面の周囲に接触してシールをなし、及び前記回転側部材が所定の回転速度よ りも速く回転する場合には、前記外周面の周囲から離れて、遠心シール部材とそ の固定側部材との間に流れ隙間を設けるものである遠心シール部材。1. A centrifugal seal prevents leakage between the rotating side member and the stationary side member having an outer peripheral surface. a ring member comprising an annular support piece and an inner annular contact piece; The piece is attached to the rotating member in a fluid-tight manner, and the annular contact piece is , when the rotational speed of the rotating member is reduced to a predetermined rotational speed or less, the rotational speed of the fixed member is The rotating member contacts the periphery of the outer peripheral surface to form a seal, and the rotating member is rotated at a predetermined rotational speed. If the centrifugal seal member and its A centrifugal seal member that provides a flow gap between the fixed side member and the fixed side member. ２．固定側部材及び回転側部材を有し、固定側部材と回転側部材との間での漏洩 を防止するため、回転側部材を臨界回転速度を越えて回転させることによる流体 力学的手段を用いているユニットに装着するのに適した請求の範囲第１項に記載 の遠心シール部材であって、この手段によって環状の接触片は、前記シール部材 が回転側部材に取付けられ、且つ回転側部材が臨界回転速度以下で回転している 場合に、環状の接触片が前記外周面に接触してシールをなし、及び回転側部材が 臨界回転速度を越えて回転している場合に、遠心力によって前記環状の接触片が 半径方向外側に拡張して、回転している遠心シール部材と固定側部材の外周面と の間に流れ隙間を設ける様な質量と半径方向の複合弾性係数を有している遠心シ ール部材。2. It has a fixed side member and a rotating side member, and there is no leakage between the fixed side member and the rotating side member. In order to prevent According to claim 1, the device is suitable for mounting on a unit using mechanical means. A centrifugal sealing member according to the present invention, wherein the annular contact piece is attached to the rotating side member, and the rotating side member is rotating below the critical rotational speed. In this case, the annular contact piece contacts the outer peripheral surface to form a seal, and the rotating member When rotating above a critical rotational speed, the annular contact piece is caused by centrifugal force. Expanding radially outward, the rotating centrifugal seal member and the outer peripheral surface of the stationary side member and A centrifugal system with mass and composite radial modulus of elasticity that creates a flow gap between rail parts. ３．使用に際して、遠心力による環状の接触片の半径方向外側への拡張は回転側 部材の対向する周囲面に当接して制限され、環状の接触片と固定側部材の外周面 との間を所定の最少流れ隙間とする請求の範囲第１項又は第２項に記載の遠心シ ール部材。3. During use, the annular contact piece expands radially outward due to centrifugal force on the rotating side. The annular contact piece and the outer circumferential surface of the fixed side member are limited by contacting the opposing peripheral surfaces of the member. The centrifugal system according to claim 1 or 2, wherein a predetermined minimum flow gap is provided between rail parts. ４．前記環状の支持片は、その中に補強リングを埋め込んだものとなっている請 求の範囲第１項ないし第３項のいずれか１項に記載の遠心力によるシール部材。4. The annular support piece may have a reinforcing ring embedded therein. A centrifugal force sealing member according to any one of the first to third claims. ５．前記環状の支持片及び環状の接触片は軸方向におおむね同じ向きに突出して いる請求の範囲第１項ないし第５項のいずれか１項に記載の遠心シール部材。5. The annular support piece and the annular contact piece protrude in approximately the same direction in the axial direction. The centrifugal seal member according to any one of claims 1 to 5. ６．環状の接触片は、囲まれたその対称軸線が固定側部材の外周面の軸線に殆ど 同軸の概ね円環体となっているつるまき圧縮ばねを含んでなる請求の範囲第１項 ないし第３項のいずれか１項に記載の遠心シール部材。6. The annular contact piece has an axis of symmetry that is almost parallel to the axis of the outer peripheral surface of the fixed side member. Claim 1 comprising a coaxial generally toroidal helical compression spring. The centrifugal seal member according to any one of items 1 to 3. ７．つるまき引張ばねは、その円環体の内部に、前記つるまき引張ばねにより駆 動されて回転される複数の重錘からなるバラスト重錘を包含している請求の範囲 第６項に記載の遠心シール部材。7. The helical tension spring is driven by the helical tension spring inside its toric body. Claims encompassing a ballast weight consisting of a plurality of weights that are moved and rotated The centrifugal seal member according to item 6. ８．つるまき引張ばねはエラストマー材質の被覆によって包囲され、且つ駆動可 能に密接している請求の範囲第６項又は第７項に記載の遠心シール部材。8. The helical tension spring is surrounded by an elastomer material coating and can be driven. A centrifugal seal member according to claim 6 or claim 7, which is closely related to the function of the centrifugal seal member. ９．引張ばねを包囲するエラストマー材質の被覆は突出するリップを備え、リッ プは使用に際して固定側部材の外周面と接触してシールをなすものであり、相当 な半径方向の摩耗に対する形態となっている請求の範囲第８項に記載の遠心シー ル部材。9. The elastomeric sheath surrounding the tension spring has a protruding lip. When in use, the tap comes into contact with the outer circumferential surface of the stationary side member to form a seal, and the A centrifugal seam according to claim 8, which is configured for radial wear. Le member. １０．支持手段は、円環体をなすつるまきばね付近に成形された装着玉縁に軸方 向について終端した、エラストマー物質の被覆からなる環状の側方延出部を備え てなり、前記装着玉縁は前記回転側部材に対応して設けられた凹所に着脱可能に シールをなして嵌合する請求の範囲第８項又は第９項に記載の遠心シール部材。10. The support means is attached axially to a mounting bead formed near the helical spring forming a torus. an annular lateral extension consisting of a coating of elastomeric material, terminating in the direction; The mounting bead is removably attached to a recess provided in correspondence with the rotating member. The centrifugal seal member according to claim 8 or 9, which fits together to form a seal. １１．ばねを包囲しているエラストマー材質の被覆は、その外側の周辺面に回転 側部材により駆動されるための突起を備えている請求の範囲第８項ないし第１０ 項のいずれか１項に記載の遠心シール部材。11. The elastomeric material surrounding the spring rotates around its outer peripheral surface. Claims 8 to 10, comprising a protrusion to be driven by the side member. The centrifugal seal member according to any one of the above items. １２．請求の範囲第１０項に固定側部材と回転側部材とが付加された場合の請求 の範囲第１０項又は第１１項に記載の遠心シール部材を備えてなる遠心シール組 立体であって、設けられた凹所は、半径方向の拡張を容易にし、且つシールの組 付けの際には凹所内に装着玉縁が装着されるのを容易にするため、凹所は隣接し た、収束する円錐面を有してなる遠心シール組立体。12. A claim when a stationary side member and a rotating side member are added to claim 10. A centrifugal seal assembly comprising the centrifugal seal member according to item 10 or 11. The three-dimensional recess facilitates radial expansion and seal assembly. During installation, the recesses should be adjacent to each other to facilitate the installation of the mounting bead into the recess. and a centrifugal seal assembly having converging conical surfaces. １３．突出するリップの摩耗していない状態での内径は、拡張前には、固定側部 材の周面の摩耗していない外径よりも小さく、突出したリップと周面の双方が甚 だしく摩耗した後、環状のシール部材の有する弾性によってシールをなす接触が 維持されるようなおおきさで、リップはこの周面と接してシールをなす請求の範 囲第１２項に記載の遠心シール組立体。13. The unworn inner diameter of the protruding lip is the fixed side before expansion. It is smaller than the unworn outer diameter of the circumferential surface of the material, and both the protruding lip and the circumferential surface are significantly After severe wear, the elasticity of the annular sealing member prevents the sealing contact from forming. The lip is sized to form a seal in contact with this circumferential surface. 13. A centrifugal seal assembly according to paragraph 12. １４．固定側部材の周面は、シールの組立ての際に固定側の周面と接触してシー ルをなす環状のシール部材を装着するのに必要な半径方向への拡張を容易にする ため、隣接した、収束する円錐面を有している請求の範囲第１２項又は第１３項 に記載の遠心シール組立体。14. The peripheral surface of the stationary side member comes into contact with the peripheral surface of the stationary side during seal assembly, and the seal Facilitates the radial expansion required to install the annular seal member that forms the ring. Claims 12 or 13 have adjacent converging conical surfaces. Centrifugal seal assembly as described in. １５．実質的に、添附した図を参照してこれまでに述べたものである遠心シール 部材。15. A centrifugal seal substantially as hereinbefore described with reference to the accompanying figures. Element. １６．実質的に、添附した図を参照してこれまでに述べたものである遠心シール 組立体。16. A centrifugal seal substantially as hereinbefore described with reference to the accompanying figures. assembly.
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